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固態(tài)電解質膜能否獨立成為鋰電新環(huán)節(jié)？產(chǎn)業(yè)化面臨哪些關鍵挑戰(zhàn)？
11月以來，隔膜企業(yè)星源材質接連宣布兩項在“固態(tài)電解質膜”領域的重要合作；同一月份，電池企業(yè)太藍新能源推出“無隔膜”固態(tài)電池技術。
如何理解這兩個概念，以及兩家企業(yè)代表的產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)之間的微妙關系，要厘清這些問題，首先需要了解固態(tài)電解質膜在固態(tài)電池中的應用邏輯。
如何理解“固態(tài)電解質膜”？
具體來看，星源材質先后與大曹化工、中科深藍匯澤達成合作。
其中，大曹化工為星源材質提供聚合物，星源材質加工后批量交付半固態(tài)電池隔膜。
與中科深藍匯澤的合作，則著眼于固態(tài)電解質膜的聯(lián)合開發(fā)、生產(chǎn)及銷售，星源材質還將為其提供工廠建設和體系搭建支持。
中科深藍匯澤以中科院青島生物能源與過程研究所崔光磊團隊為技術支撐，在室溫電導率高的新型聚合物基固態(tài)電解質、剛性骨架支撐材料，原位固化工藝等方面均有重要突破，是固態(tài)電解質膜產(chǎn)業(yè)化的研發(fā)基礎。
綜合產(chǎn)業(yè)定義來看，固態(tài)電解質膜既可以指代將固態(tài)電解質涂覆于基膜、極片或其他支撐材料上，或者采用傳統(tǒng)隔膜干、濕法工藝（相分離、熔融拉伸）制備，也包含了固態(tài)電解質在粘結劑和干法電極工藝（原纖化法、靜電法）的支持下獨立成膜。
前者的優(yōu)勢在于現(xiàn)有隔膜量產(chǎn)工藝可助力其工程化，后者雖面臨強度、厚度控制，材料配方組合、干法制備等挑戰(zhàn)，但在環(huán)保與成本控制上具備長期潛力。
太藍新能源提出“無隔膜”固態(tài)電池的概念，實質上是以固態(tài)電解質膜替代傳統(tǒng)鋰電隔膜。這種膜狀或片狀的形式，能夠提供均勻界面并適應形變，是固態(tài)電解質在電池中的重要存在方式，類似于正負極材料以極片形式存在的模式。
掌握固態(tài)電解質材料技術，與有鋰電隔膜產(chǎn)品開發(fā)、量產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)，都是這一品類成型、量產(chǎn)的中游力量。當前雙方既交織在一起，以互補、協(xié)同的方式推動固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進度，也在研發(fā)、產(chǎn)能等布局上競逐較量。
星源材質已組建起“固態(tài)電解質隔膜開發(fā)項目組”，其產(chǎn)品進入客戶測試階段并形成小批量供貨；湖南恩捷則完成了硫化物電解質膜的實驗室技術驗證，正向卷對卷連續(xù)化中試生產(chǎn)邁進。此外，恩捷股份與北京衛(wèi)藍、天目先導合資成立的江蘇三合，則已落地兩條氧化物電解質涂覆隔膜的產(chǎn)線。
固態(tài)電解質材料企業(yè)中，中科固能、瑞固新材等已有量產(chǎn)固態(tài)電解質膜（分別是硫化物、氧化物）的規(guī)劃，滄州中孚新能源則在11月最新透露，其總投資25億元、規(guī)劃年產(chǎn)15億平米（一期5000萬平米）的“準固態(tài)電解質隔膜”產(chǎn)能即將竣工。
而從下游電池企業(yè)的角度出發(fā)，提出“無隔膜”概念，無非是看到了固態(tài)電池作為全新產(chǎn)品所蘊含的重塑產(chǎn)業(yè)生態(tài)的機會，并希望提前搶占產(chǎn)品定義權。就像輝能科技同樣提出“無隔膜”概念，也有企業(yè)將超薄鋰金屬負極、組裝時沒有負極（將鋰離子摻混于正極中，首次充電時在銅箔上生成鋰金屬負極）冠以“無負極”概念。
固態(tài)電解質膜是否有成為獨立環(huán)節(jié)的可能性？
恩捷股份曾在投資者交流中表示，固態(tài)電池成膜環(huán)節(jié)的定位，取決于電池廠商的研發(fā)進展和方向選擇：“部分企業(yè)直接使用固態(tài)電解質涂覆在正負極上，而一些則通過獲取電解質膜進行熱壓或者轉印?！苯衲辏虘B(tài)電解質膜產(chǎn)品需求主要來自向下游客戶送樣，出貨規(guī)模不大。
實際上，固態(tài)電解質的“使用方法”還包括，將固態(tài)電解質包覆在正負極顆粒表面以以減少副反應、降低阻抗；或將電解質粉體共混于活性材料或聚合物等之中，直接提高材料整體的兼容性；以及近年來成為業(yè)內(nèi)熱詞的原位固化。相較于涂覆，包覆、共混、原位固化均更集中于內(nèi)部而非表面兼容性的改良。
從公開論文和專利來看，學術界和產(chǎn)業(yè)界對于以上方案都保持著共存和開放的心態(tài)，因此對于材料企業(yè)來說，同時布局固態(tài)電解質粉體、漿料和電解質膜更具綜合優(yōu)勢，但實際上也是對企業(yè)研發(fā)、資金實力的考驗。
在2024高工鋰電年會上，參會企業(yè)也對于這一議題展開了探討。
如藍廷新能源認為，固態(tài)電解質膜將獨立成為一個環(huán)節(jié)，供應企業(yè)的核心在于對復合材料體系的把控能力，包括電解質、輔助成型材料（骨架材料）等。
超威集團從終端需求的角度出發(fā)，提出固態(tài)電解質膜是否獨立存在，還取決于制備工藝。若能收卷、密封保存并單獨運輸，則可以作為商品存在。考慮到硫化物、氧化物電解質的不穩(wěn)定性，采用電解質膜供應商提供技術、電池廠生產(chǎn)的合作模式可能更為高效，
從全局來看，固態(tài)電解質膜的“獨立之路”面臨的是更為綜合的挑戰(zhàn)。
首先，固態(tài)電解質、正負極（尤其是富錳正極、鋰金屬或硅負極等新型材料）、集流體、添加劑（包括粘結劑、導電劑等）等等相互作用的復雜性，也就是所謂的“固固界面”問題，需要開發(fā)者從全電池（材料-電極-電芯）角度出發(fā)，深入研究各成分之間的物理、電化學反應。
也就是說，電解質材料與固態(tài)電池技術能力的提升，需要保持相對一致的節(jié)奏。
其次，若固態(tài)電解質膜作為獨立產(chǎn)品投入市場，塑造核心競爭力將是必經(jīng)之路。前期核心在于技術與成本的協(xié)同平衡，即如何通過原材料降本、制備工藝突破進行成本控制。
從降低BOM成本出發(fā)，尤其是在硫化物技術路線中，硫化鋰合成還存在巨大降本空間（單噸成本至少需降至50萬元）；氧化物固態(tài)電解質所對應的氧化鋯、氧化鋁等原材料，則還處于較為劇烈的價格波動中。
從降低制造費用出發(fā)，在技術或產(chǎn)品方案定型后，固態(tài)電解質膜量產(chǎn)，還需要解決超薄、連續(xù)制備的工程化挑戰(zhàn)。若涉及干法工藝，則挑戰(zhàn)更大。
并且，如果電池廠商決定外采固態(tài)電解質膜進行生產(chǎn)，還可能需要在流程中多出轉印環(huán)節(jié)。
固態(tài)電解質（尤其是氧化物基）材料脆性高，直接與電極材料進行疊片或卷繞易導致裂紋或破損。采用轉印設備將固態(tài)電解質膜轉移至電極表面，則可以在批量制造中尋求更高精度、更低缺陷并提高良率。目前，已有包括利元亨在內(nèi)的設備企業(yè)，對電解質連續(xù)轉印所需設備進行研發(fā)布局。
以上均對固態(tài)電解質膜企業(yè)的產(chǎn)業(yè)同頻、協(xié)作能力提出更高要求。目前，不少固態(tài)電解質企業(yè)，積極規(guī)劃了固態(tài)電池的試驗產(chǎn)線，這便是在全電池體系這種驗證自家產(chǎn)品的考量。一方面這是技術實力和資本認可的證明，但另一方面，電解質企業(yè)與電池企業(yè)對于固態(tài)電芯、電池、系統(tǒng)設計的思考，總不可能全然相同，這也是電解質企業(yè)前期投入的風險所在。
值得注意的是，產(chǎn)業(yè)中還有另一股力量，固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)，其產(chǎn)品布局也包括了固態(tài)電解質、固態(tài)電解質膜。
如Quantumscape，以氧化物固態(tài)電解質膜為創(chuàng)新核心，已經(jīng)為其開發(fā)了專用的隔膜設備。本月該公司發(fā)布固態(tài)電解質膜設備Cobra，并宣布于2025 年將其整合到其電池生產(chǎn)基線中，推動公司固態(tài)電池商業(yè)化樣品QSE-5 B按規(guī)劃進入量產(chǎn)階段。
國內(nèi)如清陶能源、衛(wèi)藍新能源等，均在固態(tài)電解質膜上有深入布局。
清陶能源于12月最新公布的固態(tài)電解質膜專利，便提出了減少固態(tài)電解質膜壓制次數(shù)、同時提高致密度的制備方法；另通過引入熔噴紡絲工藝形成基材層，對比靜電紡絲可省去外加電場與額外溶劑?？梢钥闯?，公司已經(jīng)在切實考慮固態(tài)電解質膜的量產(chǎn)工藝及制造降本。
可以更現(xiàn)實的說，固態(tài)電解質作為固態(tài)電池的核心構成，其在產(chǎn)品定義（不僅是材料-電極-電芯層級，也涉及整車及電池系統(tǒng)層級）、利潤分配等方面還都將迎來博弈。博弈既在于產(chǎn)業(yè)鏈不同角色企業(yè)之間，更在于技術本身與產(chǎn)業(yè)之間。對于固態(tài)電解質膜企業(yè)來說，從材料開發(fā)到產(chǎn)品開發(fā)，也還有更復雜的路徑需要走。
不過，固態(tài)電池性能上限高，政策支持與產(chǎn)業(yè)聚力協(xié)同才剛剛開始，目前還能給初創(chuàng)企業(yè)更多的探索機會、空間與時間。
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